JPH04366616A - ゴム／ゴム接着複合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも２種類以上
のゴム組成物からなるゴム材料を重ね合わせて接着した
ゴム／ゴム接着複合体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、タイヤ、コンベヤベルト、ホース
、ライニング製品等のゴム／ゴム接着複合体からなる各
種ゴム製品は、２種類以上の未加硫ゴム組成物をそれぞ
れ適宜成形し、得られたゴム材料を重ね合わせて加硫す
ることにより製造されている。しかし、互いに重ね合わ
せたゴム材料を構成するゴム組成物が相違すると、良好
な相溶性が得られなかったり、加硫速度や架橋状態が相
違する、所謂共加硫性が失われたり、また、加硫温度条
件が近似するゴム組成物からなるゴム材料同士でないと
強固に接着したゴム／ゴム接着複合体を製造することが
できなかった。

【０００３】また、ゴム材料の少なくとも一方が加硫さ
れていると、接着が非常に困難になるため、接着剤等を
使用しているが十分な接着性は得られず、むしろ接着剤
が硬くなるため、ゴム／ゴム接着複合体の柔軟性が低下
するという問題があった。さらにこの接着剤は、ゴム／
ゴム接着複合体に対し、接着以外の効果、例えば補強効
果、耐ガス透過性、耐水性、寸法安定性等の性能を付与
するものではなかった。

【０００４】本発明者は、このようなゴム／ゴム接着複
合体の諸問題について研究を重ねた結果、超高分子量ポ
リエチレンシート（以下超高分子量ＰＥシートと称する
）がゴム材料に対して優れた接着性を有し、所謂フィル
ム接着剤として有用であることを見出した。しかしなが
ら、この超高分子量ＰＥシートを未加硫のゴム材料の間
に挟んで加熱し融着一体化すると、ゴム材料中の配合薬
品が超高分子量ＰＥシート中を拡散して、一方のゴム材
料から他方のゴム材料に移行し、ゴム材料の加硫特性を
変化させるため、ゴム／ゴム間の接着性並びに加硫ゴム
物性の良好なゴム／ゴム接着複合体が得られない場合が
あった。また、この場合も加硫特性や加硫温度条件が近
似するゴム材料同士でないと接着させることができなか
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超高
分子量ＰＥシートの利用により加硫特性や加硫温度条件
が相違する２種類以上のゴム組成物からなるゴム材料同
士を強固に接着可能であり、しかも柔軟性を損なうこと
なく、強度、耐久性を向上し、優れた耐ガス透過性、耐
水性、寸法安定性等の性能を付与することができるゴム
／ゴム接着複合体の製造方法を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、超高分子量ＰＥシートへのゴ
ム配合薬品の拡散に起因するゴム／ゴム間の接着性が低
下するという問題を解消したゴム／ゴム接着複合体の製
造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、臨界表面張力γｃ　（以下γｃ　と略す）
が２５〜３５ミリニュートン／メートル（以下、ｍＮ／
ｍで表示する）の原料ゴムを含有する２種類以上のゴム
組成物を成形し、得られたゴム材料に削り出し方式によ
り作製した超高分子量ＰＥシートを重ね合わて加熱又は
加硫し、前記ゴム材料に前記超高分子量ポリエチレンシ
ートが融着一体化した積層体を作製した後、該積層体の
超高分子量ポリエチレンシート面同士を重ね合わせて再
加熱融着することを特徴とする。

【０００７】このように本発明は、特定のγｃ　を有す
る原料ゴムを含有するゴム組成物を使用することにより
、このゴム組成物からなるゴム材料の超高分子量ＰＥシ
ートに対する接着性を向上することができる。また、予
め各々のゴム材料に、それぞれの加硫条件に合わせて前
記超高分子量ＰＥシートを加硫接着させた積層体を得、
これらを互いに超高分子量ＰＥシート同士を重ね合わせ
て融着一体化するので、相溶性や共加硫性等の加硫特性
や加硫温度条件を異にするゴム材料同士でも複合体にす
ることができる。また、加硫中の配合薬品が超高分子量
ＰＥシートを拡散移行することがないので、良好なゴム
／ゴム間の接着性を確保し、その所定の物性を発揮させ
ることができる。しかも超高分子量ＰＥシートの優れた
物性により、ゴム／ゴム接着複合体の柔軟性を損なうこ
となく補強し、耐久性を向上し、耐ガス透過性、耐水性
、寸法安定性等の性能を付与することができる。

【０００８】本発明において、削り出し方式により作製
した超高分子量ＰＥシートとは、超高分子量のポリエチ
レン粉末を加熱加圧シンタリングして円柱状の成形物を
作製し、この成形物をその周方向に薄肉に削ってシート
状又はフィルム状に切り出したものをいう。また、臨界
表面張力γｃ　とは、昭和５３年８月２０日（第３刷）
丸善株式会社発行「化学便覧」基礎編ＩＩ、第６１８頁
に記載されているように、固体面上で液体炭化水素その
他の有機液体化合物の同族列が示す接触角をθ、その液
体の表面張力をγとすると、ｃｏｓ　θとγとの関係は
同族体の種類に関せず大体一本の直線となる。このとき
、θ＝０、すなわちｃｏｓ　θ＝１に相当するγｃ　の
値をいうと定義されている。本発明に定義する原料ゴム
の臨界表面張力γｃ　は、上記固体の代わりに、原料ゴ
ムを熱プレスにより平坦にしたゴムサンプルを使用して
同様に測定した値をいう。

【０００９】以下、本発明の構成についてより詳しく説
明する。先ず、未加硫ゴム組成物を調製する。この未加
硫ゴム組成物中に含有される原料ゴムは、臨界表面張力
γｃ　が２５〜３５ｍＮ／ｍの範囲内であることが必要
である。この原料ゴムの臨界表面張力γｃ　が上記範囲
外のときは、超高分子量ＰＥシートに対する接着性の良
好なゴム材料が得られない。

【００１０】上記範囲の臨界表面張力γｃ　を有する原
料ゴムとしては、米国マーセル・デッカー社（Ｍａｒｃ
ｅｌ　Ｄｅｋｋｅｒ，　Ｉｎｃ．，　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ
　ａｎｄ　Ｂａｓｅｌ）１９８８年発行の“ハンドブッ
ク・オブ・エラストマーズ　　ニューデベロップメント
・アンド・テクノロジー”（Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　
Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ　Ｎｅｗ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）：エーケー，ボーミ
ック　　及び　　エッチエル，ステファンズ（Ａ，　Ｋ
，　Ｂｈｏｗｍｉｋ　ａｎｄ　Ｈ，　Ｌ，　Ｓｔｅｐｈ
ｅｎｓ）著、第８章第２５３頁の表１に記載されている
ように、イソブチレン−イソプレン共重合体ゴム（ＩＩ
Ｒ，γｃ　＝２７ｍＮ／ｍ）、エチレン−プロピレンジ
エン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ，γｃ　＝２８ｍＮ／
ｍ）、天然ゴム（ＮＲ，γｃ　＝３１ｍＮ／ｍ）、ポリ
ブタジエンゴム（ＢＲ，γｃ　＝３２ｍＮ／ｍ）、スチ
レン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ，γｃ　＝３３
ｍＮ／ｍ）等がある。

【００１１】これらの原料ゴムに、硫黄等の加硫剤、カ
ーボンブラック等の補強剤、加硫促進剤、充填剤、軟化
剤等の各種の配合薬品を配合することにより、所定の組
成を有するゴム組成物を調製する。得られたゴム組成物
は適宜成形して、シート状、板状、ブロック状、管状等
の任意の形状を有するゴム材料にする。この場合、ゴム
材料中にはスチールコード等の金属コード、ナイロン、
ポリエステル及びアラミド等の有機繊維コード等の補強
材を埋設することができる。

【００１２】次いで上記ゴム材料と超高分子量ＰＥシー
トとを重ね合わせて加熱し、ゴム材料を加硫すると共に
超高分子量ＰＥシートを融着して積層体を形成する。上
記ゴム材料は、未加硫のものに限られるものではなく、
加硫済みのものであってもよい。しかしながら、加硫済
みの場合は、臨界表面張力γｃ　が２７〜３２ｍＮ／ｍ
の原料ゴムを含有するゴム組成物から形成したものを使
用する必要がある。ゴム材料は加硫により架橋されると
、臨界表面張力γｃ　が増大し、超高分子量ＰＥシート
の臨界表面張力γｃ　との差が大きくなり、接着性が低
下するからである。

【００１３】また、超高分子量ＰＥシートとしては、前
述した削り出し方式により作製したものを使用する。こ
の削り出し方式により作製した超高分子量ＰＥシートは
、高結晶性であり、屈曲し易く柔軟で、しかも引張強度
、引張弾性率、寸法安定性等に優れている。また、その
臨界表面張力γｃ　は、上述した原料ゴムに近似する２
９ｍＮ／ｍであり、ゴム材料に対する親和性に優れ、融
着により強固に接着する。この超高分子量ＰＥシートは
、望ましくは分子量が少なくとも１００万のポリエチレ
ンからなり、厚さが１０〜２００μｍの範囲のものよい
。

【００１４】このようにして得られた積層体は、その超
高分子量ＰＥシート面同士を重ね合わせて加熱し、融着
一体化することにより、ゴム／ゴム接着複合体を製造す
ることができる。この場合の加熱温度は、超高分子量Ｐ
Ｅシートの融点（１２５℃）以上であればよいが、その
上限は３００℃以下にすることが望ましい。加熱の上限
を３００℃以下にすることにより超高分子量ＰＥシート
の劣化を抑制することができる。

【００１５】

【実施例】下記の本発明方法（１）及び（２）と比較方
法とによりそれぞれゴム／ゴム接着複合体を製造した。 本発明方法（１）：表１に示す４種類のゴム組成物Ｉ，
ＩＩ，ＩＩＩ　及びＩＶを調製した。これらのうち、ゴ
ム組成物ＩＩ及びＩＩＩ　を用いて、それぞれ１５０ｍ
ｍ×５０ｍｍ×２．５ｍｍの大きさの未加硫ゴムシート
を成形した。これらの未加硫ゴムシートの片面に、それ
ぞれ分子量約５００万のポリエチレンからなる厚さ５０
μｍの超高分子量ＰＥシートを重ね合わせて、２０ｋｇ
／ｃｍ２　の加圧下に１５０℃で３０分間加熱し、ゴム
シートを加硫すると共に超高分子量ＰＥシートを融着一
体化したシート状積層体を製作した。

【００１６】これら２種類のシート状積層体の超高分子
量ＰＥシート面同士を重ね合わせて２０ｋｇ／ｃｍ２　
の加圧下に１６０℃に加熱融着してゴム／ゴム接着複合
体を製造した。 本発明方法（２）：表１に示すゴム組成物Ｉ及びＩＶを
用いて、それぞれ１５０ｍｍ×５０ｍｍ×２．５ｍｍの
大きさの未加硫ゴムシートを成形した。これらの未加硫
ゴムシートの片面に、それぞれ分子量約５００万のポリ
エチレンからなる厚さ５０μｍの超高分子量ＰＥシート
を重ね合わせて、２０ｋｇ／ｃｍ２　の加圧下において
、ゴム組成物Ｉは１５０℃で３０分間、ゴム組成物ＩＶ
は１９０℃で２０分間それぞれ加熱し、ゴムシートを加
硫すると共に超高分子量ＰＥシートを融着一体化したシ
ート状積層体を製作した。

【００１７】これら２種類のシート状積層体の超高分子
量ＰＥシート面同士を重ね合わせて２０ｋｇ／ｃｍ２　
の加圧下に１５０℃に加熱融着してゴム／ゴム接着複合
体を製造した。 比較方法：本発明方法（１）において、２種類のゴムシ
ート間に５０μｍの厚さの超高分子量ＰＥシートをそれ
ぞれ１枚，２枚及び５枚挟んで積層し、１回の加硫で接
着させた以外は、本発明方法と同様に加圧下に加熱して
ゴム／ゴム接着複合体を製造した。

【００１８】 　　表１中の数値は重量部を示す。また、樹脂はフェノ
ール樹脂系架橋剤である。

【００１９】また、老化防止剤は、Ｎ−フェニル−Ｎ’
−イソプロピル−Ｐ−フェニレンジアミン、加硫促進剤
Ａは、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェ
ンアミド、加硫促進剤Ｂは、テトラメチルチウラムジス
ルフィド、加硫促進剤Ｃは、２−メルカプトベンゾチア
ゾールである。上述の本発明方法（１）、（２）及び比
較方法により得たゴム／ゴム接着複合体について、次の
接着評価方法により接着性を評価した。 接着性の評価方法：ゴム／ゴム接着複合体の接着性は、
接着力の大きさで評価するのは正確ではない。そこで、
幅２０ｍｍのサンプルを作製して剥離テストを行い、界
面剥離が起こった場合にはたとえ接着力が高くても不良
（×）と評価した。他方、界面剥離を起さなかった場合
は、ゴム／ゴム接着複合体の接着界面を中心にして約０
．５ｍｍの厚さのシートをカミソリにて切り出し、その
薄片をトルエン中に浸漬し、膨潤させた後、トルエン中
浸漬したままシートの接着界面付近に張力を加えても界
面剥離が起らなかった場合を接着性良好（○）と評価し
た。

【００２０】その結果、本発明方法（１）と（２）によ
り得られたゴム／ゴム接着複合体の接着性はいずれも○
であった。但し、ゴム組成物ＩＶの場合は、１５０℃，
３０分の加硫接着条件では加硫が十分に進行しないため
、一度にゴム／ゴム接着複合体を作製することができな
い。これに対し比較方法により得られたゴム／ゴム接着
複合体は、超高分子量ＰＥシートを１枚挟んで積層した
ものと２枚挟んで積層したものは、いずれも×であった
。また、超高分子量ＰＥシートを５枚挟んで積層したも
のは○であったが、剛くて柔軟性が損なわれていた。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法によれば
、２５〜３５ｍＮ／ｍの臨界表面張力γｃ　を有する原
料ゴムを含有するゴム組成物を使用することにより、ゴ
ム材料の超高分子量ＰＥシートに対する接着性を高める
ことができる。また、超高分子量ＰＥシートを予めゴム
材料と融着一体化して積層体にしたから、加硫特性や加
硫条件を異にするゴム材料同士でもゴム／ゴム接着複合
体にすることができる。また、予め超高分子量ＰＥシー
トを融着した積層体を使用するので、配合薬品の拡散に
起因するゴム材料を構成するゴム組成物の加硫特性の変
化の問題がないから、ゴム／ゴム間接着に優れたゴム／
ゴム接着複合体を容易に製造することができる。しかも
超高分子量ＰＥシートの優れた多くの特性によりゴム／
ゴム接着複合体の柔軟性を損なうことなく、強度、耐久
性を向上し、耐ガス透過性、耐水性、寸法安定性等の性
能を付与することができる。

【００２２】したがって、本発明方法により得られるゴ
ム／ゴム接着複合体は、タイヤ、コンベヤベルト、ホー
ス、ライニング製品等の多くの分野で極めて有用である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　臨界表面張力γｃ　が２５〜３５ミリ
   ニュートン／メートルの原料ゴムを含有する２種類以上
   のゴム組成物からなるゴム材料を接着するに当たり、前
   記各ゴム材料にそれぞれ削り出し方式により作製した超
   高分子量ポリエチレンシートを予め加熱又は加硫により
   接着させた積層体にし、次いで該積層体の超高分子量ポ
   リエチレンシート面同士を重ね合わせて加熱融着するゴ
   ム／ゴム接着複合体の製造方法。